细胞信号传导与遗传毒物作用机制

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1、p216第八章细胞信号转导与遗传毒物作用机制在多细胞生物体内细胞通过相互间的信息交流以调节它们的发育和组合，控制它们的生长和增殖，协调它们的代谢和功能。细胞接受细胞内外的生理性和非生理性信号而产生应答和反应，以调节它们的行为和命运。近年来，有关细胞间的通讯和细胞信号转导通路的研究有长足发展，已知细胞信号转导紊乱和障碍是许多病理状态和疾病的重要发病机制。越来越多的研究结果证明，细胞信号转导也是许多遗传毒物作用的切入部位。自遗传毒物接触细胞开始，细胞信号转导通路即被卷入。紫外线可诱发细胞表面受体的聚簇和内吞，激活SRC和应激信号通路。我们的实验室也证明，烷化剂甲基硝基亚硝胍

2、可诱发细胞表皮生长因子受体和肿瘤坏死因子受体的细胞表面受体的聚簇和内吞，激活细胞应激信号通路和cAMP一蛋白激酶A一转录因子CREB通路。虽然这些改变在遗传毒物引起的细胞突变形成的作用目前还不能作出结论，但无疑是非常值得探索的课题；大部分遗传毒物在体内都需经代谢活化，而这些有关的药物代谢酶的表达受外来化合物的影响。目前所知，与之有关信号通路与核受体如多环芳烃受体(AhR)和某些孤儿受体(orphanreceptor)有关；经典的认识认为，遗传毒物的作用主要是通过它对细胞DNA的攻击而最终诱发细胞突变。不仅现已知晓DNA损伤本身就是激活有关细胞信号转导通路的信号，而且也知

3、晓突变并不是全部起源于直接的DNA损伤。体细胞超突变(somatichyper—mutation)就是通过细胞表面免疫球蛋白构成的受体而驱动基因突变的一个最明确的例子。即使在DNA受攻击过的细胞(在细菌也如此)中，突变还可发生在未直接受攻击的碱基部位，即非定标性突变(non—targetedmutation)。已经证明，它的发生依赖于由细胞信号转导通路介导的基因表达改变；遗传毒物引发的基因突变构成它的致癌活性的基础，细胞的恶性转化是癌基因和肿瘤抑制基因突变积累的结果。许多野生型癌基因和肿瘤抑制基因编码蛋白，实际上就在细胞增殖、分化和运动调控有关的细胞信号转导通路中起信号

4、蛋白的作用；若把致畸物也包括进来的话，可以说细胞信号转导通路是现代研究致畸物作用机制的基础。因为已知细胞分化和胚胎发育的进程，是由不同的活性因子在细胞分化和胚胎发育不同阶段诱导的结果，因此致畸物的作用实质上是干扰了有关的细胞信号转导通路。由此可见细胞信号转导通路与遗传毒物作用的关系是何等密切。由于传统的遗传毒理学对此很少涉及，而细胞信号转导通路研究的进展又是如此神速，因此本章将首先尽可能结合遗传毒物的作用机制对主要的细胞信号转导通路作一概述，使读者对此有一个基本概念，然后阐述某些遗传毒物作用环节中的细胞信号转导通路的研究现状。第一节细胞信号转导概论[1~4]动物细胞间的

5、信息交流——细胞通讯(cellsignaling)，在紧密接触的细胞间可以直接通过间隙连接(gapjunction)进行信号分子的直接交换或者通过膜结合信号分子进行信号p217的传递。在有一定距离间隔的细胞间的通讯，则通过细胞分泌的信号分子完成。非紧密接触的细胞间通讯都是由靶细胞的特异性蛋白受体与信号发放细胞分泌的细胞外信号分子相互作用进行，并在靶细胞内诱发一连串级联反应(cascade)最终导致靶细胞的应答反应。亲水性信号分子，如大部分激素、局部化学介质和所有已知的神经递质，这些信号分子都不能直接通过细胞质膜的脂质双层进入信号接受细胞，而作用在后者表面的特异性受体蛋白

6、并发挥信息传递作用；疏水性信号分子，如甾类激素、甲状腺素等，则可直接通过质膜的脂质双层进入细胞，而与细胞内特异性受体蛋白发生作用。疏水性的前列腺素则为例外，它同细胞表面受体结合而触发迅速发生的短效反应。一、间隙连接细胞间信号传递[5,6]间隙连接(gapjunction)是间隙连接细胞间信号传递(gapjunctionintercellularcom—munication，GJIC)的结构基础，它分布于上皮、神经元突触、平滑肌、心肌等细胞间。连接处的邻接两细胞的并列质膜间有2～3nm的间隙，其间有许多在质膜表面排列成片的跨膜蛋白颗粒横架，在每一颗粒周围有呈正六角形排列的

7、另6个颗粒。跨膜蛋白颗粒是中央为直径约2nm的通道，它由邻近两个细胞各自的称为连接子(connexon)的间隙连接亚单位组成(图8—1)。连接子由6个穿膜的连接蛋白(connexin，CX)分子围成。在小鼠已克隆了14个Cx基因。在其他脊椎动物虽然还未获得小鼠的直向同源基因，但也已克隆了至少6个Cx基因。因此，脊椎动物的Cx基因看来已超过了20个，而人和小鼠的有关基因分布在包括X染色体在内的至少4条染色体上。根据序列相似性，把它们分为α和β两组。除一些主要在神经元中表达的、在结构上与α和β两组都不相似的以外，它们的编码区都包含在一个外显子